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【情報】金星重大發現:高空雲層存在磷化氫引發生命猜想

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資料來源https://www.bbc.com/zhongwen/trad/science-54157848

金星重大發現:高空雲層存在磷化氫引發生命猜想
喬納森·阿莫斯(Jonathan Amos)
BBC科學事務記者
2020年9月15日

金星是一顆高溫、高壓的行星。

這是一種讓人難以想象的可能性——生命有機體漂浮在金星的雲層中。

但天文學家們在探測到一種無法解釋的氣體後,如今正在考慮這種可能。

這種氣體是磷化氫(PH3):一種由一個磷原子和三個氫原子組成的分子。

在地球上,磷化氫與生命息息相關。它還與生活在企鵝等動物腸道中的微生物,或生活在沼澤等缺氧環境中的微生物也有所關聯。

當然,你可以通過工業製造它,但是金星上沒有工廠,這裏肯定也沒有企鵝。

那麼,為什麼這些氣體會存在於距離金星表面50公里的地方?英國卡迪夫大學教授簡·格里夫斯(Jane Greaves)和他的同事們提出了這一問題。

他們在期刊《自然天文學》(Nature Astronomy)上發表了一篇論文,詳細描述了他們對金星上的磷化氫的觀察。他們的研究試圖證實這種分子可能有一個自然、非生物的起源。

磷化氫由一個磷原子和三個氫原子組成。

他們對BBC說,就目前而言,他們暫時陷入僵局。

但考慮到我們對金星的所有了解以及那裏的條件,還沒有人能夠提出一種非生物途徑來得到磷化氫的方式,也沒有人能夠解釋已經被探測到的磷化氫的量。這意味著生命說值得考慮。

「在我整個職業生涯中,我一直對尋找宇宙其他地方的生命感興趣,所以我對這種可能性感到震驚,」格里夫斯教授說。「但是,如果我們遺漏了什麼,我們也真誠地希望其他人能告訴我們。我們的論文和數據是開放的,這就是科學的流程。」

團隊發現了什麼?
格里夫斯教授的團隊首先使用夏威夷的詹姆斯·克拉克·麥克斯韋望遠鏡(James Clerk Maxwell Telescope)在金星上發現了磷化氫,然後利用智利的阿塔卡瑪大型毫米波天線陣(Atacama Large Millimeter/submillimeter Array)確定了這一物質的存在。

磷化氫有一條獨特的「吸收譜線」,使這些射電望遠鏡可以在波長約為1毫米的情況下分辨出它。這種氣體可以在金星中緯度地區上空大約50-60公里的高度觀測到。它的濃度很小——每10億個大氣分子中只有10-20個——但在這種情況下,已經很多了。

金星極端的環境被認為很難有生命存在。

為什麼受到關注?
當我們想到太陽系其他地方是否會存在生命時,金星是一個不起眼的選項。與地球相比,它簡直是個地獄。金星96%的大氣是由二氧化碳構成,它經歷了失控的溫室效應,表面溫度如同披薩烤箱裏一樣——超過400攝氏度。

人類發射到金星的太空探測器僅存活了幾分鐘便發生故障。然而,如果往上升50公里,則到了一個相對適宜的環境。所以如果金星上真的有生命,這正是我們希望能找到他們的地方。

為何仍然存疑?
這是因為金星的雲層。這裏的雲層很厚,75-95%都主要由硫酸組成,這對構成地球生物的細胞結構來說是災難性的。

美國麻省理工學院(MIT)的威廉·貝恩斯(William Bains)博士是研究團隊中的生物化學家。他研究了可能存在於金星上的不同化合物的各種組合;他研究了火山、閃電甚至隕石是否會在生成磷化氫中起作用。但他表示,他所研究的所有化學反應都不足以產生目前觀測到的磷化氫總量的萬分之一。

貝恩斯博士認為,為了在硫酸中生存下來,金星大氣中的微生物要麼必須使用某種未知、完全不同的生物化學形式,要麼進化出一種「防護甲」。

「理論上,一個更愛水的生命可以躲在硫酸液滴裏的某種保護殼裏,」他對BBC的《仰望夜空》(Sky At Night)節目說。

「我們說的是細菌用比『塑膠王』(聚四氟乙烯)還堅硬的東西把自己包起來,並完全封閉住。但是它們怎麼進食呢?又如何交換氣體?這真是自相矛盾。」

外界反應如何?
外界是謹慎而好奇的。該研究團隊強調,他們並未聲稱在金星上發現了生命,只是認為這個想法需要進一步探索,因為科學家們也在尋找是否有被忽視的地質或非生物化學途徑生成了磷化氫。

牛津大學的科林·威爾遜(Colin Wilson)博士曾為歐洲航天局的金星快車探測器(2006-2014年)工作,他現在是一項名為「預想」(EnVision)的新探測計劃的開發領軍人物。

他表示,格里夫斯教授的觀察結果將推動對這顆行星的新一輪研究浪潮。

「這真的令人興奮。即使最初的磷化氫檢測被證明是光譜的曲解……這依然能帶來新的發現。今天在金星雲層中出現生命是不太可能的,我們將在大氣層中找到其他產生磷化氫的化學途徑。但在這次搜尋中,我們將發現關於金星的許多有趣的事,」他對BBC說。

威斯敏斯特大學的劉易斯·達特內爾(Lewis Dartnell)教授也同樣持謹慎態度。他是一名天體生物學家,致力於研究地球以外生命存在的可能性。他認為火星或木星和土星的衛星是尋找生命的更好選擇。

「如果生命能在金星的上層雲層中生存,這是非常有啟發性的。因為這意味著生命可能在整個銀河系中非常普遍。也許生命不需要存在於非常類似於地球的行星,而可以在銀河系另一顆類似金星的酷熱行星上生存。」

如何解決這一問題?
可以發射探測器專門前往勘探金星的大氣層。

美國太空總署(NASA)最近要求科學家們為21世紀30年代的一項潛在旗艦探測任務設計草圖。旗艦任務是美國太空總署承擔的能力最強、成本最高的項目,其中提出了一個通過飛行器或儀表氣球,穿越金星的雲層。

「俄羅斯人用他們的維加探測氣球(1985年)做到了這一點,」研究團隊成員、麻省理工學院的薩拉·西格(Sara Seager)教授說。「它被塗上了聚四氟乙烯以防硫酸侵蝕,隨後漂浮了幾天進行測量。」

「我們絶對可以進行一些現場勘探。我們可以聚集液體並測量它們的性質。我們甚至可以帶上顯微鏡,嘗試尋找生命本身。」
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